JP2011111472A - ポリスチレン系樹脂成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリスチレン系樹脂と、高分子型帯電防止剤とを含有するポリスチレン系樹脂組成物が金型内に注型されてなるポリスチレン系樹脂成形品であって、前記ポリスチレン系樹脂組成物には、さらに、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の内の少なくとも1種が含有されていることを特徴とするポリスチレン系樹脂成形品。
【選択図】図1
Description
このような、射出成形などに供される樹脂組成物としては、ポリスチレン系樹脂といった比較的安価な汎用樹脂をベースポリマーとしたポリスチレン系樹脂組成物が用いられたりしている。
そして、ポリスチレン系樹脂組成物が金型内に注型されて形成されたポリスチレン系樹脂成形品は、ポリスチレン系樹脂といった比較的安価な主原料によって形成されることから材料コストが低く抑えられることに加え軽量で機械的強度に優れているなどの理由からも広く用いられている。
このようなポリスチレン系樹脂成形品の帯電による諸問題は、成形品表面の表面抵抗率の値を低下させることで防止されることが知られており、例えば、ポリスチレン系樹脂では、樹脂単体の射出成形品の表面抵抗率の値が、通常、1015(Ω/□)オーダーを超えるレベルであるのに対してこれを1013(Ω/□)オーダー以下に低下させることで上述のような問題の発生が防止され得ることが知られている。
この界面活性剤などの、分子量が1000程度、あるいは、それ以下のものは“低分子型帯電防止剤”とも呼ばれており、これらの低分子型帯電防止剤は、帯電防止に有効ではあるもののポリマー中における拡散速度が大きいため経時的にポリスチレン系樹脂成形品表面に滲出して、いわゆる“ブリードアウト”という問題を発生させるおそれを有する。
さらには、射出成形やトランスファー成形に用いる金型の内面を汚損する、いわゆる“モールドディポジット”などと呼ばれる問題を発生させるおそれも有する。
この高分子型帯電防止剤は、エーテル結合やエステル結合を含んだ極性ブロックと、アルキルなどからなる非極性ブロックとを有する共重合体であり、ポリマー中における移行性が低いことから、この高分子型帯電防止剤を用いることでブリードアウトの問題を抑制させることができる。
一方で、高分子型帯電防止剤は、比較的、大量に配合しないと効果が発揮されず、しかも、ポリスチレン系樹脂に比べてはるかに高価であるためポリスチレン系樹脂成形品の材料コストを増大させてしまいポリスチレン系樹脂成形品の汎用性を低下させてしまっている。
ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂といったポリオレフィン系樹脂は、ポリスチレン系樹脂に対する相溶性が低いことから、ポリスチレン系樹脂組成物でポリスチレン系樹脂成形品を形成させるのに際してポリスチレン系樹脂などからなるマトリックス中に粒子状に分散し、いわゆる“海島構造”を形成することとなる。
そして、それに伴って、高分子型帯電防止剤の一部を、このポリオレフィン系樹脂粒子とマトリックス樹脂との界面に沿って集合させることができる。
このことによって、単に、高分子型帯電防止剤のみをポリスチレン系樹脂に分散させている場合と違って、表面の電気抵抗値を大きく低下させうる。
すなわち、高分子型帯電防止剤の使用量の低減を図りつつ帯電防止を図り得る。
まず、前記ポリスチレン系樹脂成形品を形成するためのポリスチレン系樹脂組成物について説明する。
これらの成分は、単独で、または複数を混合して使用することができる。
すなわち、本発明で用いられるポリスチレン系樹脂は、上記に例示の各種のモノマー成分の内のいずれかのみから構成されるホモポリマーであっても、上記に例示する各種モノマー成分を複数組み合わせてなるコポリマー(共重合体)であってもよい。
また、本実施形態におけるポリスチレン系樹脂としては、上記のようなホモポリマーやコポリマーが複数種類混合されたものも採用可能である。
なお、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)とは、前記スチレン系単量体など以外にブタジエンなどのゴム成分を含有するものであり、例えば、該ゴム成分がスチレン系単量体と共重合しているコポリマーや、該コポリマーと他のホモポリマーあるいはコポリマーとのブレンド樹脂などが挙げられる。
また、汎用ポリスチレン樹脂(GPPS)とは、添加剤等を除いた樹脂成分が実質上スチレンモノマーのみで構成されたものである。
これらのポリスチレン系樹脂は、いずれも、多くの種類が市販されており、求める特性のものが入手容易であるばかりでなく比較的安価である点においても好適である。
前記ポリエチレン(PE)系樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、直鎖低密度ポリエチレン樹脂、(高圧法によって得られる)低密度ポリエチレン樹脂などが挙げられる。
なお、共重合体の場合には、プロピレン以外のオレフィンを共重合体中に0.5〜30重量%、特に好ましくは1〜10重量%の割合で含有させたものを用いることが望ましい。この場合のオレフィン成分としては、エチレン、あるいは、炭素数4〜10のα−オレフィンを挙げることができる。
中でも、ポリオレフィン系樹脂との相互作用を考慮した場合、オレフィン系ブロックと親水性ブロックとの共重合体が好ましく、ポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体(ポリエーテル系ブロックとポリオレフィン系ブロックのブロック共重合体)を主成分とする高分子型帯電防止剤が好適に使用されうる。
ここで、「主成分」とは、高分子型帯電防止剤中に占める上記のポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体の割合が、50重量%以上であることをいう。
なお、上記のようなポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体が高分子型帯電防止剤中に70重量%以上の割合で含まれることがより好ましく、80重量%以上の含有量であることが特に好ましい。
ただし、これらの添加によって、溶出イオン量が増加することがあるので使用量は、ポリスチレン系樹脂組成物に含有される帯電防止剤(高分子型帯電防止剤+低分子型帯電防止剤)の合計量に占める割合が0.5重量%未満となるように含有させることが好ましい。
なお、ポリスチレン系樹脂成形品の表面抵抗率は、1×109〜1×1012Ω/□のいずれかとさせることがより好ましく、1×109〜1×1011Ω/□のいずれかとさせることが最も好ましい。
このような表面抵抗率の値をポリスチレン系樹脂成形品に付与しうるポリオレフィン系樹脂のポリスチレン系樹脂組成物に占める含有量としては、通常、5〜20重量%のいずれかであり、5〜15重量%のいずれかであることが好ましい。
この、高分子型帯電防止剤の下限値が、2重量%とされているのは、これよりも少ない含有量の場合には、ポリスチレン系樹脂成形品に十分な帯電防止効果が発揮されないおそれを有するためであり、上限値が30重量%とされているのは、これを超えて高分子型帯電防止剤を含有させても、その含有量に見合う帯電防止効果が得られにくいばかりでなくポリスチレン系樹脂成形品の材料コストを増大させてしまうおそれがあるためである。
本実施形態においては、一般的な樹脂成形品に用いられる方法を採用することができ、例えば、前記ベース樹脂、前記ポリオレフィン系樹脂、及び、前記高分子型帯電防止剤などを含有するポリスチレン系樹脂組成物を作製する樹脂混練工程を実施した後に、得られたポリスチレン系樹脂組成物を、射出成形やトランスファー成形といった金型内に注型する方法によって製品形状とする成形工程を実施する方法が挙げられる。
以下に、それぞれの工程に関して、より具体的に説明する。
まず、ポリスチレン系樹脂組成物を作製する方法の具体的な例としては、該ポリスチレン系樹脂組成物を構成する各成分を所定量配合し、これを混練して前記成分が所定の割合で含有されているペレットやグラニューラを作製する方法を挙げることができ、例えば、ベース樹脂、ポリオレフィン系樹脂、高分子型帯電防止剤と、必要に応じてスリップ剤、防曇剤等の添加剤とを計量してタンブラーブレンダー、へンシェルミキサーなどでドライブレンドした後、単軸押出機、多軸押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどで各配合材料が略均一に混合された状態となるように溶融混練し、さらに、この溶融混練物をストランド状に押出してペレタイズするか、ホットカットするかしてペレット化する方法などが挙げられる。
上記樹脂混練工程で得られたペレットを、例えば、射出成形によって製品形状に成形加工する方法としては、前記製品形状を形成させ得るように形状加工が施された金型と、該金型内に前記ペレットを溶融状態で注型させ得る押出し機等とが組み合わされた装置を用いて実施することができる。
このとき、ポリオレフィン系樹脂に対して親和性の高い、オレフィン系ブロックを有する高分子型帯電防止剤がこの分散相とマトリックスとの界面に集合して濃化し、この界面に沿っての電気抵抗の低い領域を形成させる。
しかも、成形工程においては、ポリオレフィン系樹脂が樹脂の流れ方向に沿って長く延び、比較的アスペクト比の高い粒状となって分散相を形成し、例えば、1μm長さを超える粒状となって分散相を形成する。
従来のポリスチレン系樹脂成形体の形成に用いられているポリスチレン系樹脂組成物のごとく高分子型帯電防止剤のみをベース樹脂に含有させるだけで電気抵抗の低い相を形成させようとすると、ポリスチレン系樹脂組成物に、例えば、30重量%を超えるような大量配合を必要とする場合がある。
このことから、通常、分散相を形成しているアスペクト比の高いポリオレフィン系樹脂粒子の一端側から他端側にかけての電気抵抗値の方が、ポリオレフィン系樹脂粒子どうしの間の電気抵抗値よりも低くなりポリスチレン系樹脂成形体の表面抵抗率の値は、主として、分散相間の抵抗値によって決定されることになる。
ここで、本実施形態のポリスチレン系樹脂成形体においては、樹脂の流れ方向に沿って1μm長さを超えるような長細い粒状に形成されたポリオレフィン系樹脂粒子によって分散相が形成されることから、この長手方向に沿った電気抵抗値の低減が図られることとなる。
このことから、高分子型帯電防止剤の配合量を30重量%以下の、例えば、5〜10重量%に低減したとしてもポリスチレン系樹脂成形品の表面抵抗率の値を、一般的に求められる1013(Ω/□)オーダー以下(1×1014未満)の値となるように低下させうる。
なお、この成形工程は、金型内に注型するポリスチレン系樹脂組成物を、ソリッドな状態で注型する場合に限定されるものではなく、発泡を生じさせてポリスチレン系樹脂成形品として、発泡成形品を形成させる場合も本発明の意図する範囲である。
また、前記核剤としては、例えば、タルク、マイカ、シリカ、珪藻土、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸バリウム、ガラスビーズなどの無機化合物、ポリテトラフルオロエチレン、などの有機化合物などが挙げられる。
この核剤とともに用いられる前記ガス成分としては、例えば、水、炭化水素、各種フロン、ジメチルエーテル、塩化メチル、塩化エチル、窒素、二酸化炭素、アルゴン等が挙げられる。
これらの発泡成分については、それぞれ、単独、または、複数組み合わせて用いることができる。
以下に、各実施例、比較例のポリスチレン系樹脂成形品などの作製に用いる配合剤の略称と、その詳細とを記載する。
(基準例1、参考例1〜6)
まず、参考事例として、下記表1に示す配合のポリスチレン系樹脂組成物を用いたT−ダイ押出しフィルムを作製し、このポリスチレン系樹脂フィルムの帯電防止性能についての評価を以下のようにして行った。
具体的には、一辺が10cmの平面正方形状の試験片を温度22℃、湿度60%の雰囲気下に24時間放置した後、温度22℃、湿度60%の環境下、試験装置(アドバンテスト社製、デジタル超高抵抗/微少電流計R8340及びレジスティビティ・チェンバR12702A)を使用し、試験片に、約30Nの荷重にて電極を圧着させ500Vの電圧を印加して1分経過後の抵抗値を測定し、次式により算出した。
ρs=π(D+d)/(D−d)×Rs
ただし、
ρs:表面抵抗率(Ω/□)
D:表面の環状電極の内径(cm)(レジスティビティ・チェンバR12702Aでは、7cm)
d:表面電極の内円の外径(cm)(レジスティビティ・チェンバR12702Aでは、5cm)
Rs:表面抵抗(Ω)
結果を、表1に併せて示す。
表2に示す、配合で、表2に示す厚みのポリスチレン系樹脂フィルムを上記参考例1〜6と同様に作製し、表面抵抗率の測定を行った。
結果を、表2に併せて示す。
ポリオレフィン系樹脂を10重量%、ペレスタット230を7重量%含有させたポリスチレン系樹脂組成物が用いられてなるポリスチレン系樹脂フィルムを用いて作製した薄片試料を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した様子を図1に示す。
なお、TEM観察する試験片は、ポリスチレン系樹脂フィルムを押出し方向に沿ってスライスしたものであり、図1のTEM像は、ポリスチレン系樹脂フィルムの表面に相当する側においてこのスライスされた試験片を観察したものである。
すなわち、ポリスチレン系樹脂フィルムの厚み方向の断面における表面側近傍の様子を押出し方向に直交する方向から観察したものである。
そして、TEM像の下に設けられているスケールバーは0.5μm長さを表しており、この図1からも、ポリオレフィン系樹脂がアスペクト比の高い分散相を形成し、その周囲に高分子型帯電防止剤であるペレスタット230が集合されていることがわかる。
この図1は、ポリスチレン系樹脂フィルムについて観察したものではあるが、射出成形などによって形成されたるポリスチレン系樹脂成形品の表面も同様の状態となっているものと推認される。
(基準例3、4、比較例1〜4)
次いで、ポリスチレン系樹脂成形品についての評価事例を示す。
まず、下記表2に示す配合のポリスチレン系樹脂組成物を作製した。このポリスチレン系樹脂組成物は、各材料を二軸押出し機にて混練し、ペレット化することにより作製した。
このペレット(ポリスチレン系樹脂組成物)を射出成形して20mm×30mm×4mmのシート状(非発泡)のポリスチレン系樹脂成形品を作製した。
得られたポリスチレン系樹脂成形品に対して、以下のような評価を実施した。
また、得られたシート状のポリスチレン系樹脂成形品を、温度22℃、相対湿度60%の環境下に24時間放置した後、温度22℃、相対湿度60%の環境下、三菱化学社製、高抵抗率計、「ハイレスターUP(MCP−HT450、プローブ:URS)を使用して、表面抵抗率の値を測定した。
測定に際しては、プローブをシート状のポリスチレン系樹脂成形品の表面に圧着させDC500Vの電圧を1分間印加した後に表面抵抗率の値を計測する方法を採用した。
また、測定は、3個のポリスチレン系樹脂成形品に対して実施し、これらの算術平均を各基準例、比較例の表面抵抗率とした。
結果を、表3に併せて示す。
下記表4に示す配合のポリスチレン系樹脂組成物を作製した。このポリスチレン系樹脂組成物は、各材料を二軸押出し機にて混練し、ペレット化することにより作製した。
このペレット(ポリスチレン系樹脂組成物)を射出成形して20mm×30mm×4mmのシート状(非発泡)のポリスチレン系樹脂成形品を作製した。
得られたポリスチレン系樹脂成形品に対して、上記比較例1〜4と同様に表面抵抗率の値を測定した。
結果を、表4に併せて示す。
Claims (2)
- ポリスチレン系樹脂と、高分子型帯電防止剤とを含有するポリスチレン系樹脂組成物が金型内に注型されてなるポリスチレン系樹脂成形品であって、
前記ポリスチレン系樹脂組成物には、さらに、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の内の少なくとも1種が含有されていることを特徴とするポリスチレン系樹脂成形品。 - 分子内にポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有するブロック共重合体が用いられた高分子型帯電防止剤が含有されている請求項1記載のポリスチレン系樹脂成形品。
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2009
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